固體理論(第二版)

前言

　　本書是根據(jù)作者在南京大學(xué)物理系多年開(kāi)設(shè)固體理論課程的講義加以修改和補(bǔ)充而成的。作為大學(xué)物理系高年級(jí)學(xué)生和研究生掌握固體理論的入門指導(dǎo)，本書主要介紹固體量子論的基本模型，近似處理方法和各類元激發(fā)的物理圖像。學(xué)習(xí)本書需要具備固體物理學(xué)和高等量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)?！　?0世紀(jì)50年代以來(lái)，應(yīng)用場(chǎng)論方法成功地解決了金屬中等離子集體振蕩和超導(dǎo)電性等問(wèn)題之后，人們開(kāi)始在固體中系統(tǒng)地引進(jìn)元激發(fā)概念，使大部分理論問(wèn)題得以用統(tǒng)一的觀點(diǎn)和方法描述，從而形成了固體理論的特色?！　」腆w是由數(shù)量級(jí)為1023的粒子所結(jié)合成的宏觀體系，是一個(gè)復(fù)雜的多體系統(tǒng)。固體理論的基本任務(wù)在于要從微觀上解釋固體的各種特性，闡明其規(guī)律。固體的基態(tài)（即T=O K時(shí)狀態(tài)）不僅是能量最低的狀態(tài)，而且還是某種有序狀態(tài)。從微觀角度分析，實(shí)驗(yàn)上所測(cè)得的宏觀屬性是固體在外擾動(dòng)作用下從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)。對(duì)于能量靠近基態(tài)的低激發(fā)狀態(tài)，往往可看成是一些獨(dú)立基本激發(fā)單元的集合，它們具有確定的能量和波矢，這些基本激發(fā)單元就是元激發(fā)，有時(shí)也稱為準(zhǔn)粒子。　　元激發(fā)大體可以分為兩類：一類是集體激發(fā)的準(zhǔn)粒子，例如聲子。此外，磁性材料中的自旋波量子（磁振子），金屬中的等離子集體振蕩量子（等離激元）也都是集體激發(fā)的準(zhǔn)粒子，它們主要表現(xiàn)為序參量的微小漲落，這類元激發(fā)一般是玻色子。另一類元激發(fā)是個(gè)別激發(fā)，例如：在離子晶體中由于慢電子與光學(xué)?？v聲子相互作用所形成的極化子就是這種個(gè)別激發(fā)的準(zhǔn)粒子，它是離子晶體中的基本載流子。對(duì)于金屬中相互作用的電子，在元激發(fā)圖像中可看作是每個(gè)電子帶著正電空穴云一起運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)粒子系統(tǒng)，在這里其它電子的相互作用由正電空穴云代替，此即金屬中的屏蔽電子或準(zhǔn)電子，它也是個(gè)別激發(fā)的典型例子。這樣，借助于元激發(fā)的引入，可以使復(fù)雜的多體問(wèn)題簡(jiǎn)化為接近于理想氣體的準(zhǔn)粒子系統(tǒng)，從而使低激發(fā)態(tài)的描述變得十分簡(jiǎn)單。因此，解釋固體的實(shí)驗(yàn)測(cè)量特性問(wèn)題歸結(jié)為求解在給定外擾動(dòng)作用下互作用系統(tǒng)的元激發(fā)問(wèn)題，這是固體量子論的中心課題。

內(nèi)容概要

　　本書系統(tǒng)地介紹了固體量子論的基本概念、方法和模型。全書共分十二章，內(nèi)容側(cè)重于固體中的元激發(fā)，包括：聲子、磁振子（自旋波量子）、等離激元、極化激元、準(zhǔn)電子、極化子和激子等。對(duì)于常規(guī)超導(dǎo)體的微觀理論，銅氧化合物高溫超導(dǎo)體和各向異性超導(dǎo)理論，能帶論方法和局域密度泛函理論，強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系和無(wú)序系統(tǒng)的理論方法也分別作了專章介紹。此外，還重點(diǎn)介紹了處理多體系統(tǒng)的傅里葉變換和玻戈留玻夫變換，雙時(shí)間熱力學(xué)格林函數(shù)和介電函數(shù)方法，以及處理強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系的投影算子法和隸玻色子技巧等有效的理論方法。在附錄中系統(tǒng)地引入了雙時(shí)間格林函數(shù)的理論框架，書末附有習(xí)題?！　”緯南到y(tǒng)性強(qiáng)、講解透徹、便于自學(xué)，可作為高校的物理類研究生和高年級(jí)學(xué)生的固體理論教材，對(duì)于凝聚態(tài)物理及相關(guān)學(xué)科的研究人員也是一本有用的參考書。閱讀本書需要具備固體物理學(xué)和高等量子力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。

書籍目錄

第一章　周期性結(jié)構(gòu)　§1　正格矢與倒格矢　§2　平移對(duì)稱性　§3　布洛赫定理　§4　布里淵區(qū)和晶體對(duì)稱性　§5　點(diǎn)陣傅里葉級(jí)數(shù)　參考文獻(xiàn)第二章　聲子　§1　晶格動(dòng)力學(xué)　§2　格波特性　§3　簡(jiǎn)正坐標(biāo)　§4　聲子　§5　長(zhǎng)波方法（一）——聲學(xué)?！　?　長(zhǎng)波方法（二）——光學(xué)?！　?　極化激元　§8　態(tài)密度　§9　范·霍夫奇點(diǎn)　§10　晶格振動(dòng)的局域?！⒖嘉墨I(xiàn)第三章　磁振子（自旋波量子）　§1　自旋波圖像　§2　海森伯模型及其嚴(yán)格推導(dǎo)　§3　鐵磁自旋波理論　§4　鐵磁體的低溫磁化強(qiáng)度　§5　反鐵磁自旋波理論　§6　鐵氧體中的自旋波　§7　一維鐵磁鏈中的孤波　參考文獻(xiàn)第四章　等離激元　§1　等離激元和準(zhǔn)電子　§2　互作用電子體系的哈密頓量　§3　電子集體振蕩的經(jīng)典理論　§4　量子運(yùn)動(dòng)方程的無(wú)規(guī)相近似　§5　線性響應(yīng)理論　§6　介電函數(shù)　§7　電子體系的元激發(fā)譜　§8　靜電屏蔽　§9　基態(tài)能　§10　維格納晶格　§11　準(zhǔn)粒子壽命和費(fèi)密面　參考文獻(xiàn)第五章　電子聲子相互作用　§1　互作用過(guò)程　§2　電子與聲頻支聲子的相互作用　§3　聲子的自能修正　§4　電子與光頻聲子的相互作用　§5　有效電子-電子相互作用　參考文獻(xiàn)第六章　超導(dǎo)電性的微觀理論　§1　基本性質(zhì)　§2　BCS約化哈密頓量　§3　庫(kù)柏對(duì)　§4　BCS的超導(dǎo)理論　§5　有限溫度情況　§6　單粒子隧道效應(yīng)　§7　倫敦皮帕的唯象理論　§8　邁斯納效應(yīng)　§9　BCS超導(dǎo)體中的粒子數(shù)和相位　§10　金茲堡-朗道方程　參考文獻(xiàn)第七章　氧化物高溫超導(dǎo)體和各向異性超導(dǎo)電性　§1　高Tc——超導(dǎo)電性研究的重大突破　§2　結(jié)構(gòu)與相圖的共同特征　§3　高溫超導(dǎo)體中超導(dǎo)（SC）態(tài)的基本屬性　§4　各向異性配對(duì)的超導(dǎo)電性　§5　各向異性超導(dǎo)體的態(tài)密度特征　§6　高溫超導(dǎo)體的異常低溫特性　§7　高溫超導(dǎo)體正常態(tài)的反常特征（最佳化合物）　§8　弱摻雜區(qū)正常態(tài)贗能隙的發(fā)現(xiàn)　參考文獻(xiàn)第八章　能帶論　§1　平面波法的困難　§2　正交化平面波法（OPW）　§3　贗勢(shì)方法　§4　近自由電子方法的贗勢(shì)證明　§5　元胞法　§7　KKR方法　§8　布洛赫表象和瓦尼爾表象　§9　有效哈密頓量　§10　TBA法及其二次量子化表示　§11　單電子近似的理論基礎(chǔ)——密度泛函理論　參考文獻(xiàn)第九章　極化子理論　§1　大極化子與小極化子　§2　大極化子的弗留里希哈密頓量　§3　LLP中間耦合理論　§4　小極化子理論　§5　一維極化子理論　參考文獻(xiàn)第十章　激子理論　§1　激子概念　§2　瓦尼爾-莫特激子　§3　夫倫克耳激子　§4　電子-空穴互作用的多體理論　§5　激子分子與電子-空穴液體　參考文獻(xiàn)第十一章　局域態(tài)和無(wú)序態(tài)　§1　赫伯德模型　§2　局域磁矩理論　§3　s-d交換模型　§4　RKKY互作用　§5　近藤（Kondo）效應(yīng)　§6　Schrieffer-Wolff變換　§7　隸玻色子技巧　§8　重費(fèi)密子特性的重整雜化帶描述　§9　t-J模型　§10　高溫超導(dǎo)體的平均場(chǎng)理論　參考文獻(xiàn)第十二章　無(wú)序系統(tǒng)　§1　無(wú)序模型　§2　平均t矩陣方法　§3　相干勢(shì)近似（CPA）　§4　無(wú)序重費(fèi)密子體系的CPA理論　§5　無(wú)序系統(tǒng)中的電子態(tài)　§6　定程與變程跳躍電導(dǎo)　§7　一維無(wú)序系統(tǒng)的定域化特征　§8　定域化的標(biāo)度理論　參考文獻(xiàn)附錄A　推遲格林函數(shù)附錄B　介電函數(shù)的一般理論附錄C　雙時(shí)格林函數(shù)的運(yùn)動(dòng)方程附錄D　相互作用電子系統(tǒng)中的譜函數(shù)附錄E　泊松求和公式附錄F　相干態(tài)附錄G　薛定諤方程的變分原理附錄H　自旋密度算符習(xí)題內(nèi)容索引

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